Beitrag zur optimierten Vorhersage von Schwindungs- und Verzugserscheinungen spritzgegossener Kunststoffbauteile

In dieser Arbeit wird der Einfluss der Materialdaten und Simulationsparameter auf die Schwindungs- und Verzugssimulation untersucht. Hierzu werden experimentelle Spritzgiessversuche an einem Kastenformteil durchgeführt und anschliessend Schwindung und Verzug ausgewertet. Im Fokus steht ein teilkristallines Polybutylenterephthalat (PBT). Ergänzende Untersuchungen werden an einem kurzglasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat (PBT-GF30) sowie einem amorphen Polystyrol (PS) durchgeführt. Ein Messwerterfassungssystem mit einem kombinierten Druck- und Temperatursensor (pT-Sensor) wird verwendet, um Einblicke in lokale Vorgänge während dem Spritzgiessen zu erhalten. Materialdaten werden experimentell ermittelt und in die Spritzgiesssimulationssoftware CADMOULD® überführt. Die ermittelten Schwindungs- und Verzugswerte, sowie die aufgenommenen Messdaten werden mit den Spritzgiesssimulationen kritisch verglichen. Neben qualitativen Gegenüberstellungen von Schwindung und Verzug und des lokalen Druckverlaufs werden Haupteffektediagramme genutzt, um die Haupteinflussgrössen zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass von allen Materialeigenschaften ein Einfluss auf Schwindung und Verzug ausgeht, wobei die Fliessgrenztemperatur bei unverstärkten Thermoplasten den grössten Effekt zeigt. Bei kurzglasfaserverstärkten Materialien geht zudem ein deutlicher Einfluss von richtungsabhängigen Materialdaten, wie dem Wärmeausdehnungskoeffizienten, aber auch den Modellparametern der Faserorientierungsberechnung aus. Neben den Einflüssen der Materialparameter zeigt sich ein deutlicher Einfluss des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Formteil und Kavität in der Nachdruckphase. Aus den Ergebnissen ergibt sich ein Leitfaden für die praktische Anwendung, zur gezielten Optimierung von Materialdaten, für eine möglichst adäquate Vorhersage von Schwindung und Verzug.